李洪運
(貴州聯(lián)建土木工程質(zhì)量檢測監(jiān)控中心有限公司,貴州 貴陽 550001)
水泥攪拌樁方案是道路工程軟弱路基處理的常見方案,以水泥為主要固化劑,通過特殊的機械,將水泥等固化劑注入土壤中,然后經(jīng)過一定的攪拌,從而產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),達到固結(jié)軟基的效果,以增強軟土的承載力[1-3]。與其他軟弱地基處理方法相比,水泥攪拌樁施工成本低,施工進度快,對環(huán)境污染較少,可滿足軟弱路基施工質(zhì)量要求。
施工現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境好壞,直接影響到公路工程的質(zhì)量,對軟弱地基進行加固,對其進行地質(zhì)條件的改良,可以有效提高路基安全性[4]。因此,對軟弱地基進行加固,其關(guān)鍵是保證公路路基能夠長期承受荷載,同時又不會產(chǎn)生不穩(wěn)定的沉降等質(zhì)量病害,從而改善路面的使用性能。
根據(jù)深度區(qū)別可將軟弱地基劃分為深軟弱地基、淺軟弱地基兩類[5]。淺軟弱地基回填較淺,只需換填即可實現(xiàn)加固目的,深軟弱地基多通過補強法進行加固處理。軟基處理常見方案包括換填土層法、排水固結(jié)法、加固土樁法等[6]。
(1)換填土層法:指路基填筑區(qū)域地表以下,對不能滿足工程需求的原有地基進行開挖,換填強度、質(zhì)地、穩(wěn)定性等指標均達到設(shè)計要求的普通土或山石渣、碎石等物料,按施工計劃進行分層夯實。該方法適用于軟弱地基厚度不超過3 m 的場區(qū),如魚塘、水田等淤泥質(zhì)路段。
(2)排水固結(jié)法:即在含水量大的自然軟黏土地基上,通過自重和預(yù)壓加載等方法,將土體中的孔隙水排出,使其逐漸固化,并逐漸增加其強度,直到達到設(shè)計要求為止。通常以塑料排水管板為垂直排水通道,適用于軟弱、飽和的土壤[7]。
(3)加固土樁法:指在自然基礎(chǔ)不滿足設(shè)計要求的情況下,采用特殊的機械裝置,將水泥、石灰等加固物質(zhì),注入原有的土壤中,并利用其與加固材料的物理、化學(xué)作用使其硬化,從而形成具有一定直徑、深度和強度的樁身。水泥攪拌樁、粉噴樁、高壓旋噴樁是目前較為普遍的施工方式,適用于淤泥質(zhì)土壤和高含水量的黏性土[8]。
某公路施工項目,總里程為3.45 km,最大寬度29 m,工程場地原為山地,多為空曠地帶,由于受山體、池塘、湖等地質(zhì)條件的制約,地質(zhì)條件變化十分顯著。通過現(xiàn)場勘測,得出該工程的主要地層是由四系人工砂礫層、表層種植土(Q4ml)、加里東期奧陶系中世二長花崗巖(O2ηγ),各層的地質(zhì)狀況如表1 所示。
表1 各類土層地質(zhì)情況表
2.2.1 水泥攪拌樁簡介
水泥攪拌樁是一種廣泛應(yīng)用于軟弱地基的施工技術(shù),其施工效率高,施工成本低,對周邊的土壤和建筑物的影響也不大,但其施工工藝主要依靠施工人員的技術(shù)和管理水平。水泥攪拌樁技術(shù)已越來越多地用于公路軟弱地基的治理,并取得了明顯的效果[9]。為此,對混凝土攪拌樁施工的技術(shù)要點、施工工藝和施工質(zhì)量的控制進行了深入的探討,以便更好地保證公路施工的質(zhì)量。
2.2.2 軟基處理設(shè)計方案
該公路軟土路基采用水泥攪拌樁進行加固處理,樁直徑Φ580 mm,間距1.5 m,布局為梅花形。且樁需貫穿軟土層,水灰比為0.55~0.6,水泥選用P.O C42.5,根據(jù)天然含水量、孔隙比可以確定相應(yīng)的水泥摻量,具體情況見表2。
表2 水泥摻量參考情況表
結(jié)合該道路工程施工現(xiàn)場實況及施工設(shè)計要求,分別基于以下三種配合比開展對照試驗,試驗水灰比分別為0.55 與0.60。經(jīng)過計算,水泥攪拌樁的水泥用量采用14%、15%、16%三個級別。不同水泥摻量配比實驗參數(shù)見表3。
表3 配合比實驗參數(shù)
水泥攪拌樁基本施工參數(shù)為:1)鉆進速率V=0.48 m/min、0.49 m/min;2)提升速率V=0.48 m/min、0.49 m/min;3)攪拌速率,P=38 轉(zhuǎn)/min;4)灌漿壓力:0.30 MPa <P <0.38 MPa。
3.2.1 施工技術(shù)準備
施工圖紙審查:工程技術(shù)人員、施工管理人員參加圖紙審查,分析和解決施工過程中需要注意的重點環(huán)節(jié),并根據(jù)施工圖紙確定施工變更方案,提交有關(guān)部門復(fù)核[10]。
馬克思基于對“現(xiàn)實的人”的思考,通過對“現(xiàn)實的人”的本質(zhì)的揭示,確立了關(guān)于人的解放的理論?!艾F(xiàn)實的人”是馬克思人的解放理論的邏輯起點。我們只有通過厘清“現(xiàn)實的人”的科學(xué)內(nèi)涵,才能從整體上把握馬克思人的解放理論。
施工技術(shù)交底:由總工負責組織施工技術(shù)人員對施工方案進行審查,并進行技術(shù)交底。
3.2.2 施工材料準備
使用材料前,應(yīng)進行工地試驗,并設(shè)立存放水泥的倉庫,并認真做好防水、防潮等工作。水泥摻加比例初定為18%~20%,消耗量不低于100 kg/m。
(1)施工工藝流程:基本原理是先通過鉆機擾動地層,強制攪拌水泥、軟土,以水泥作為固化劑,利用水泥、軟土之間的化學(xué)反應(yīng)使二者融為一體,最終達到加固路基的目的?;竟に嚵鞒虨椋孩贅痘ㄎ弧跈C械鉆進→③灌漿→④原位鉆進→⑤提升,具體水泥攪拌樁施工工藝流程見圖1。
圖1 水泥攪拌樁施工工藝圖
(2)放樣:首先對施工單位提供的測控點進行復(fù)測,確定其位置正確后,由施工人員在現(xiàn)場布設(shè)測控網(wǎng)絡(luò),根據(jù)施工圖進行樁位放樣。
(3)鉆機定位:在使用之前,必須保證其工作狀況良好,鉆機在鉆孔位置就位階段,不能損壞鉆孔位置的放樣。鉆具安裝后,必須對豎直度進行調(diào)整,保證垂直偏差小于1%。
(4)泥漿配制:按現(xiàn)場測試確定水泥漿的各項性能指標,以保證所制得的水泥漿具有良好的流動性。在起動之前,必須在現(xiàn)場準備好水泥漿,充分攪拌后進行篩分,無需預(yù)先預(yù)制,以免長期閑置;水泥漿如果已閑置2 h 以上則禁用。在注漿之前,必須對水泥漿料進行連續(xù)的攪拌,以防止?jié){料的離析和硬化。
(6)提升噴射攪拌:鉆孔深度達到設(shè)計高度后,不要立即進行灌漿、起重,將鉆頭在鉆孔中停留30 s 左右,然后根據(jù)現(xiàn)場條件將鉆頭抬起,再進行灌漿,直到鉆頭達到設(shè)計高度。
(7)復(fù)攪(噴):在以上施工工序完成后,應(yīng)進行一遍復(fù)攪、復(fù)噴,后續(xù)攪拌施工都要進行復(fù)攪、復(fù)噴。
待水泥攪拌樁齡期達到28 d 可委托第三方權(quán)威檢測機構(gòu)開展水泥攪拌樁強度檢測(鉆芯取樣)及地基承載力檢測(載荷試驗),具體檢測結(jié)果如下:
(1)水泥攪拌樁強度檢測:樁身強度檢測結(jié)果如4所示,樁身完整性、強度均滿足相關(guān)施工設(shè)計要求;1-b16樁、1-b21 樁多處芯樣松散或水泥含量低,1-b22 樁芯樣主要為柱狀、短柱狀,大部分芯樣膠結(jié)良好、結(jié)構(gòu)堅固。
(2)復(fù)合地基載荷試驗:載荷試驗結(jié)果見表5。
分析復(fù)合地基平板載荷試驗的測試結(jié)果,由表5 得出:1)1-b15 測點,在試驗達到最大荷載作用時,最大沉降量是4.92 mm,殘余沉降量1.34 mm,整體沉降小,樁承載力達110 kPa,符合設(shè)計要求;2)1-b18 測點,在試驗達到最大荷載作用時,最大沉降量是12.32 mm,殘余沉降量8.62 mm,總體沉降率小,實測樁身承載能力為110 kPa,符合設(shè)計規(guī)范;3)1-b23 測點,在試驗達到最大荷載作用時,最大沉降量是14.94 mm,殘余沉降量10.55 mm,總體沉降比較低,實測樁身承載能力為110 kPa,符合設(shè)計規(guī)范。
表4 鉆芯取樣試驗結(jié)論評價
表5 復(fù)合地基平板載荷試驗檢測結(jié)果匯總表
綜上,不同地質(zhì)情況的路基,其填筑工藝存在差異,而軟弱地基處理階段,路基沉降控制是施工關(guān)鍵技術(shù)。在汽車荷載作用下,軟地基路段更容易出現(xiàn)沉降,引起路基失穩(wěn)。水泥攪拌樁是目前較為普遍的軟弱路基處理技術(shù),具有施工簡單、造價低、施工效率高、適用于城市道路、高速公路等特點,可以有效地改善軟弱地基的穩(wěn)定性。該文論述了水泥攪拌樁在公路工程軟地基處理中的應(yīng)用,具體包括軟基處理施工方案設(shè)計、施工參數(shù)選擇技術(shù)、施工操作要點、成樁質(zhì)量檢測方法等,為同行業(yè)者提供一定技術(shù)層面的參考。